王鹏

光合作用是植物的一种典型的受精细调控的复杂性状。作为重要的植物生命活动，光合作用的改造在未来作物改良理论与实践中具有巨大潜力。光的感知、信号传导、基因表达调控、细胞生化反应及光合产物运输等过程形成复杂网络，并通过关键转录因子连结着植物激素以及其它环境响应机制。C4途径是一种光诱导而运行的高效率光合作用。C4叶片具有特殊的“花环状结构”，通过叶绿体超微结构分化，物质和能量代谢区域化，形成CO2浓缩机制，提高光合效率。光/激素信号、叶绿体信号、细胞/组织的发育及其光合属性之间存在着立体调控关系，其中的探索空间非常广阔，而C4途径可作为交叉学科研究与应用的开放平台。

主要研究方向：

课题组从事植物光合机构塑造和高效CO2浓缩机制研究。针对以植物C4光合途径和蓝藻CO2浓缩机制为代表的高效光能利用和CO2同化策略，在光合、发育和环境适应等层面开展系统研究。相关研究包括：

1）C4光合叶片和叶绿体关键结构建成与运转调控（探究C4花环结构经典问题）

C4光合作用通过在叶片结构、细胞结构、生化特征等方面特化而成，具有比C3途径高40%以上的光能利用效率，和更高的水分和氮素利用效率，对其研究和应用有望促进高效光合固碳的实现。以C4叶片结构与功能的建成和调控为首要切入点，研究C4叶肉细胞及维管束鞘细胞特异性起始和分化、“花环状”连续排列和“区隔化”代谢运转的遗传调控机制，建立作物C4 改造的理论及技术体系。

2）高效CO2浓缩与光合机构塑造的协同机制（解析高效光合作用的通用策略）

C4植物和蓝藻的高效光能利用策略，均涉及将CO2转运并浓缩在维管束鞘细胞或羧体特定区域，需要细胞内和细胞间相应结构塑造以及物质和能量代谢的协同支撑。通过研究光、CO2、转录因子、氧化还原状态等内外因素对C3和C4细胞及叶绿体、线粒体等细胞器特殊功能化的调控，逐步深入拓展到高效光合CO2浓缩同化通用机制的解析。

3）高效光合及其环境适应遗传调控网络的解析与应用（适应全球变暖的高效固碳农业）

光合作用研究在当前全球CO2排放增加及其温室效应引起的气温升高的大背景下，对于农业生产与环境协调发展的研究具有独特切入点。研究C4光合途径和CO2浓缩机制的过程中，有望发掘有效应对高温、干旱，以及高效吸收CO2的光合作用联动解决方案用于作物改造，包括环式光合电子传递途径及其调控机制。